Le CEA est un acteur majeur dans le domaine de la recherche autour des imageurs X pour l’imagerie médicale. Depuis quelques années, notre laboratoire au LITEN travaille en collaboration avec le LETI sur une nouvelle génération de détecteurs directs à base de photoconducteurs pérovskites de type halogénure de plomb pour des applications envisagées en radiographie, mammographie, ou chirurgie cardiaque. Le laboratoire a développé plusieurs procédés de fabrication de couches épaisses (>100µm) de semi-conducteurs pérovskites. Les performances sont à la pointe de l’état de l’art mais doivent encore être stabilisées et améliorées pour répondre aux spécifications sévères de l’imagerie médicale. Cela passera notamment par une maitrise avancée des propriétés volumiques et surfaciques de la couche semi-conductrice comme ça a été le cas pour les autres semi-conducteurs (Si, Ge, CdTe, CZT, a-Se).
Le candidat s’inspirera des développements de la communauté pérovskite autour des monocristaux CsPbBr3 de haute pureté pour les détecteurs gamma, et transférera ce savoir-faire au cas des couches polycristallines pour la radiographie X. Il étudiera dans un premier temps les effets de dopage extrinsèques non intentionnels liés à l’environnement sur les performances des détecteurs X. Dans un deuxième temps, il travaillera à réduire le dopage intrinsèque non intentionnel du CsPbBr3 en développant des techniques de purification des matériaux précurseurs pour supprimer les impuretés chimiques résiduelles. En parallèle, une attention particulière sera portée aux joints de grains des couches polycristallines et sur la faisabilité de passiver les défauts de surface par traitements chimiques. Les couches seront ensuite testées en dispositifs détecteurs de rayons X ou gamma. Une thèse lancée en parallèle au LETI se chargera de caractériser la densité et la nature des porteurs intrinsèques en fonction des conditions matériaux et procédés. Suivant l’avancement de la thèse, il pourra être envisagé de doper de manière intentionnelle le CsPbBr3. Les résultats obtenus dans le cadre de la thèse permettront d’améliorer les performances des détecteurs X pour se rapprocher des spécifications de l’imagerie médicale, et de monter en expertise sur la détection gamma (gamma caméra). Le travail se déroulera dans un fort contexte collaboratif entre laboratoires du CEA (LITEN, LETI, IRESNE), du CNRS (Institut Néel) et des laboratoires étrangers. Le doctorant interagira avec plusieurs doctorants et post-doctorants autour d’une thématique commune.